JP2013158728A - ダイヘッド、スロットダイ塗布装置および塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粒子が分散した塗布液を塗布する際に、粒子分散性が均一な塗布膜を得ることが可能なスロットダイ塗布装置を提供すること。
【解決手段】スロットダイ塗布装置に使用するダイヘッドであって、少なくとも、供給される塗布液を滞留させる空間であるマニホールドと、前記マニホールドの次の段に備えられていて、前記マニホールドから流れてくる前記塗布液に対して、前記塗布液の吐出口であるスリットの位置に応じて流体抵抗を加減することによって、前記スリットからの吐出量の均一化を図るための単位構造の配置構造体と、を備えていることを特徴とするダイヘッド。
【選択図】図１

Description

本発明は、スロットダイ塗布装置に関し、更に具体的には粒子が分散した塗布液を塗布するに際し、良好な分散性を維持した塗布膜を塗布することができるスロットダイ塗布装置に関する。

スロットダイ塗布装置を用いた塗布方法では、ダイヘッド内のマニホールドで幅方向に塗布液を分配した後、ダイヘッド吐出部より塗布液を吐出することにより基材上に塗布膜が形成される。マニホールドの給液口から近いダイヘッド吐出部の領域では、マニホールドに塗布液が給液されてから吐出されるまでの時間は短い。一方、マニホールドの給液口から離れれば離れる程、マニホールドへの給液から吐出までに長い時間を要する。そのため、ダイヘッドの給液口から離れた吐出部から吐出される塗布液と、マニホールドの給液口に近い吐出部から吐出される塗布液の分散状態が異なる可能性が高い。ダイヘッドの部位によって吐出される塗布液の分散状態が変化すると、塗布膜の粒子分散の均一性が損なわれるという問題がある。

前記問題を解決するため、マニホールドの形状に工夫を施す技術が特許文献１に開示されている。マニホールドの給液口から離れるに従い、マニホールドの断面積を小さくするためにテーパー形状のマニホールドを適用するものである。マニホールドの断面積を小さくすると、マニホールド内の流速が高くなるため吐出までの時間を短くすることができる。ただし、マニホールド内の圧力損失が大きくなるため吐出量分布が大きくなる問題が発生する。しかし、テーパー形状のマニホールドを適用するとマニホールド内の圧力損失を小さく抑えつつも、マニホールド内の流速をある程度確保することができる。

同様の観点から、特許文献２には、マニホールドの給液口と反対側に排液口を設け、マニホールド内の塗布液を循環させることで、マニホールド内の流速を高くする技術が開示されている。

前記の２つの技術は、給液から吐出までの時間を短くする効果はあるものの、吐出までの時間差は解消しきれないため、分散性が顕著に変化する塗布液には対応しきれない問題がある。

このような問題に対しては、特許文献３に、マニホールド内に攪拌羽を挿入する技術が開示されているが、回転物をマニホールド内に挿入するため構造が煩雑になる難点がある。

特開２００７−２５３１０７号公報 特開平１１−３３３３５１号公報 特開平５−０１５８２９号公報

本発明は、このような状況に鑑みてなされてもので、粒子が分散した塗布液を塗布する際に、粒子分散性が均一な塗布膜を得ることが可能なスロットダイ塗布装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための手段として、本発明の請求項１に記載の発明は、スロットダイ塗布装置に使用するダイヘッドであって、少なくとも、
塗布液を滞留させる空間であるマニホールドと、
前記塗布液を前記マニホールドから被塗布物に導くスリットと、を備えてなり、
前記スリットは、前記ダイヘッドの幅方向に亘って均一な吐出量になるように流体抵抗を加減し、且つ撹拌および分散効果を持たせるための単位構造の配置構造体を備えていることを特徴とするダイヘッドである。

また、請求項２に記載の発明は、単位構造の配置構造体の単位構造間の隙間がスリットの間隙の２５％〜２５００％であることを特徴とする請求項１に記載のダイヘッドである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のダイヘッドを有することを特徴とする塗布装置である。

また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の塗布装置を用いて粒子が分散した塗布液を塗布することを特徴とする塗布方法である。

本発明によれば、ダイヘッドのスリット内に単位構造の配置構造体を備えることにより、塗布液を再分散できるため、粒子分散性が均一な塗布膜を得ることが可能になる。

本発明になるダイヘッドの一例を示す概略断面図 従来技術で用いるダイヘッドの一例を示す概略断面図

本発明はスロットダイ塗布装置に関わるものであり、ダイヘッドのスリット内に、塗布液を再分散させ、且つダイヘッドの全幅に亘って均一な吐出を行うための単位構造の配置構造体を備えていることを特徴としている。

本発明の実施形態を、図面を使用して具体的に説明する。
図１に本発明のスロットダイ塗布装置に用いるダイヘッド１０１の概略断面図の例を示す。ダイヘッド１０１に供給された塗布液はマニホールド１０２で幅方向に分配され、スリット１０３を通過しダイヘッド先端１０４より吐出され、基材へと吐出され塗布される。塗布液がスリット１０３を通過する前に、スリット内に設けられた単位構造の配置構造体（分岐および合流を繰返す構造）１０５を通過し、粒子が分散した塗布液の再分散が行われる。ただし、単位構造の配置構造体１０５が狭すぎる場合には流路が詰まり易くなり吐出異常が発生する。また、単位構造の配置構造体１０５が広すぎる場合には再分散の効果が得られなくなる。

単位構造の配置構造体１０５は、具体的には、スリット１０３の厚さと同一の厚さを持った立方体、直方体、円柱、三角柱、四角柱、球、半球、などの単一または複数の単位構造を、間隔をおいて配置した構造体である。配置する間隔は、塗布液の再分散を行うことと同時に、塗布液がマニホールド１０２の給液口から供給されてから、スリット１０３を通って吐出されるまでの流体抵抗がスリット１０３の長手方向に亘って均一になることによって、吐出される塗布液の量が均一になるように、配置する間隔を調整する。塗布液の吐出量が等間隔でも均一性に問題が無い場合は、配置する間隔を調整する必要は無い。

塗布液の分散性と詰まりの観点から、単位構造体の配置構造体の単位構造間の間隙は、スリットの間隙の２５％より狭くなると詰まりが発生するようになる。また、２５００％を超えると塗布液中の粒子を再分散する効果が認められなくなる。そのため、単位構造間の間隙は、スリットの間隙の２５％〜２５００％であることが必要である。

上記に説明したダイヘッドを使用したスロットダイ塗布装置および塗布方法によって、ダイヘッドの有効幅の全幅に亘り、塗布液の吐出量が均一になり、吐出された塗布液の分散性も良好であり、且つムラを発生する事無く、良好な塗布が可能である。
以下に、実施例を示して更に具体的に説明する。

（実施例１）
図１に示すダイヘッド１０１のスリット１０３の間隙を１００μｍ、スリット内の単位構造の配置構造体（分岐および合流を繰返す構造）１０５の間にできる隙間を約２００μｍ（本実施例では、一辺が１００μｍの立方体をピッチ２４０μｍで格子状に配置した。斜め方向に隣接する立方体の対角線方向にできる隙間は、約２００μｍとなる。）とし、スチレンとアクリルの共重合体粒子（動的光散乱法による平均粒子径：３μｍ）を加えた固形分５０％のアクリル樹脂系の塗布液として、エチル（メタ）アクリレート４５ｗｔ％、メチルエチルケトン５０ｗｔ％、粒子５ｗｔ％なる組成のものを、支持体としてのポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ７５μｍ）上に塗布し、乾燥温度５０℃、３０秒間乾燥した。目視で外観を確認したが、問題となるスジ状の欠陥は確認できなかった。また、光学顕微鏡にて粒子の分散状態を観察し、粒子が凝集した欠陥が無い、均一な分散状態であることが確認できた。

（比較例１）
図２に示すダイヘッド２０１のスリット２０３の隙間を１００μｍにし、スチレンとアクリルの共重合体粒子を加えた固形分５０％のアクリル樹脂系の塗布液を、支持体としてのポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布した。目視で外観を確認すると目視で辛うじて認識できるスジ状の欠陥が多数見られた。そのスジ状欠陥および近傍を光学顕微鏡で観察すると、スジ状欠陥の位置では正常部に比べ粒子量が少なくなっていた。

（比較例２）
図１に示すダイヘッド１０１のスリット１０３の間隙を１００μｍ、スリット内の塗布液の分岐および合流を繰返す構造１０５の隙間を２０μｍにし、スチレンとアクリルの共重合体粒子を加えた固形分５０％のアクリル樹脂系の塗布液を、支持体としてのポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布をした。単位構造の配置構造体１０５の一部分が閉塞し、ダイヘッド先端１０４から塗布液が正常に吐出せず、正常に吐出できない位置では目視で明確に認識できるスジ状欠陥が発生していた。

（比較例３）
図１に示すダイヘッド１０１のスリット１０３の間隙を１００μｍ、スリット内の単位構造の配置構造体（分岐および合流を繰返す構造）１０５の隙間を３０００μｍにし、スチレンとアクリルの共重合体粒子を加えた固形分５０％のアクリル樹脂系の塗布液を、支持体としてのポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布をした。目視で外観を確認すると目視で辛うじて認識できるスジ状の欠陥が多数見られた。そのスジ状欠陥および近傍を光学顕微鏡で観察すると、スジ状欠陥の位置では正常部に比べ粒子量が少なくなっていた。

実施例１、比較例１、比較例２、比較例３の結果から、本発明のスリット内に単位構造の配置構造体を備えるダイヘッドを使用したスロットダイ塗布装置を用いて粒子が分散し
た塗布液を塗布すると、粒子が均一に分散し，且つムラの無い塗布膜を得ることができる。

分散均一性の優れた塗布膜を粒子が分散した塗布液を用いて形成することが可能であり、ディスプレイ用光学フィルムのように高い均一性が要求される塗工を行う場合に有用である。

１０１、２０１…ダイヘッド
１０２、２０２…マニホールド
１０３、２０３…スリット
１０４…ダイヘッド先端
１０５…単位構造の配置構造体

Claims (4)

1. スロットダイ塗布装置に使用するダイヘッドであって、少なくとも、
   塗布液を滞留させる空間であるマニホールドと、
   前記塗布液を前記マニホールドから被塗布物に導くスリットと、を備えてなり、
   前記スリットは、前記ダイヘッドの幅方向に亘って均一な吐出量になるように流体抵抗を加減し、且つ撹拌および分散効果を持たせるための単位構造の配置構造体を備えていることを特徴とするダイヘッド。
2. 単位構造の配置構造体の単位構造間の隙間が、スリットの間隙の２５％〜２５００％であることを特徴とする請求項１に記載のダイヘッド。
3. 請求項１または２に記載のダイヘッドを有することを特徴とするスロットダイ塗布装置。
4. 請求項３に記載の塗布装置を用いて粒子が分散した塗布液を塗布することを特徴とする塗布方法。

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